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【問題】
【難易度】★☆☆☆☆(易しい)
電界の状態を仮想的な線で表したものを電気力線という。この電気力線に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
(1) 同じ向きの電気力線同士は反発し合う。
(2) 電気力線は負の電荷から出て,正の電荷へ入る。
(3) 電気力線は途中で分岐したり,他の電気力線と交差したりしない。
(4) 任意の点における電気力線の密度は,その点の電界の強さを表す。
(5) 任意の点における電界の向きは,電気力線の接線の向きと一致する。
【ワンポイント解説】
電気力線は真空中では,正電荷\( \ +Q_{1}〔\mathrm {C}〕 \ \)から\( \ \displaystyle \frac {Q_{1}}{\varepsilon _{0}} \ \)本出ています。また,負電荷\( \ -Q_{2}〔\mathrm {C}〕 \ \)に\( \ \displaystyle \frac {Q_{2}}{\varepsilon _{0}} \ \)本入っています。もし,\( \ Q_{1}>Q_{2} \ \)であるならば,電気力線のイメージは図1のようになります。ガウスの法則より,電気力線の密度は電界の強さ\( \ E \ \)となります。本問は誤答が分かりやすいので易しい問題としています。
【解答】
解答:(2)
(1)正しい
問題文の通り,同じ向きの電気力線同士は交わることなく,反発し合います。
(2)誤り
図1の通り,電気力線は正の電荷から出て,負の電荷に入ります。
(3)正しい
問題文の通り,電気力線は途中で分岐したり,他の電気力線と交差したりしません。
(4)正しい
問題文の通り,電気力線密度は電界強度を表します。
(5)正しい
問題文の通り,電界の向きと電気力線の向きは一致します。